oled显示技术论文(2)
oled显示技术论文篇二
采用OLED显示的MP3音乐播放器设计
摘 要：本文采用STM32F103RBT6微控制器做为核心处理单元，以VS1053实现了音频解码功能，以OLED液晶屏实现了人机界面，结合TF卡、ASM1117电源芯片等外围器件完成了一种功能完整、功耗低、人机交互友好的MP3音乐芯片设计。系统可播放VS1053原生支持的MP3、WMA、WAV文件，并通过软件加载PATCH的方式增加了对无损音频FLAC格式的支持。
关键词：OLED;音乐播放器;STM32;音频解码
中图分类号：TN312.8 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2014) 02-0000-01
一、引言
MP3是一种可以大幅度降低音频数据量的音频压缩技术，可以播放MP3音乐文件的设备称为MP3音乐播放器。本文基于STM32系列MCU、VS1053音频编解码器和OLED显示屏，设计了一款可以播放常见格式音乐文件的MP3音乐播放器，该播放器可通过OLED显示屏显示长文件名、播放时间等信息，具有音量调节和曲目选择功能。
二、系统方案设计
本音乐播放器主要由主控部分、存储模块、音频解码模块、显示模块等几个核心部分构成。主控电路以STM32F103RBT6嵌入式MCU为核心，配合8M无源晶振、32.768K晶振等外围器件以及电源电路、复位电路等构成最小系统，主要完成数据读写、处理与各模块调度等功能，是整个系统的核心部分。系统的另一个核心部分是音频解码模块，由VS1053音频编解码芯片为核心构成，主要负责将MCU传输过来的音频数据流解码并通过音频输出通道播放。
三、系统的硬件设计
(一)控制核心电路。系统的主芯片STM32F103RBT6是一款采用ARM CORTEX M3内核的高性能、低成本32位核心处理器。该款CPU在STM32F103系列中属于中端产品，内嵌的128K程序存储器和20K的RAM已足以满足音乐播放器系统的需求。该芯片内嵌2个SPI口与2个IIC口，方便与系统中各个模块进行通信。系统采用8M晶振，利用内部锁相环倍频到72M主频。
(二)显示模块设计。系统采用128*64分辨率的OLED显示屏作为显示模块。该显示屏由SSD1306作为驱动芯片，可以通过8080并口和SPI或IIC串口与单片机进行通讯。本设计中采用SPI串口模式。
(三)音频解码模块。系统采用VS1053芯片作为音频解码的核心，该芯片还内置了一个高性能立体声DAC和音频耳机放大器，极大简化了电路设计。在系统中，STM32作为主机，VS1053作为从机，通过7根线与CPU通讯。DREQ是一个数据请求信号。MISO、MOSI和SCK则是VS1053的SPI接口。他们在XCS和XDCS控制下来执行不同的操作。
(四)其他外围电路设计。存储部分。存储部分采用TF封装的SD卡，用来存放音频文件。采用SPI模式与CPU通讯，CS/MISO/MOSI/CLK脚分别接10～100K上拉电阻。人机接口。系统共通过四颗按键，接到CPU的IO口上，分别实现音量的加、减，曲目的选择功能。还有一颗复位按键，用于系统的复位。
四、系统的软件设计
(一)内存管理。音乐播放器的程序涉及到大量的数据读写，引入内存管理才能提高软件运行效率，增强系统稳定性。内存管理，是指软件运行时对计算机内存资源的分配和使用的技术。其最主要的目的是高效，快速的分配，并且在适当的时候释放和回收内存资源。内存管理主要由2个函数组成：malloc函数用于内存申请，free函数用于内存释放。本系统中，采用分块式内存管理方式，即将内存地址映射到内存表中进行管理。
(二)FATFS文件系统的移植。FATFS是一个完全免费开源的FAT文件系统模块，专门为小型的嵌入式系统而设计。移植需要修改源码中的两个文件，即fconf.h和diskio.c。FATFS源码中的cc936.c文件提供了对中文长文件名的支持，其中含有Unicode与GBK编码的双向转换表，故文件较大，若直接编译，程序容量将超过芯片的程序存储器128K的限制，我们需要将其中的转换表数组提取出来转换成UNIGBK.BIN文件，放置在内存卡或外置FLASH芯片中。
(三)VS1053控制。VS1053的软件操作过程如下：
(1)复位VS1053。让VS1053的状态回到原始状态，准备解码下一首歌曲。
(2)配置VS1053的相关寄存器。配置模式寄存器(MODE)、时钟寄存器(CLOCKF)、音调寄存器(BASS)、音量寄存器(VOL)等。
(3)发送音频数据。发送数据的时序规则：DREQ变高时，向VS1053发送32个字节。然后继续等待DREQ变高，直到音频数据发送完。
(四)OLED显示。OLED通过SPI串行口与单片机进行通讯，因STM32F103RBT6只有两个SPI串行口，且SD卡、VS1053都需要SPI通讯，同时又对传速速率有较高要求，故将两个内置SPI分配给SD和VS1053。液晶屏对传速速率没有过高要求，故采用IO口模拟SPI的模式。
五、结束语
本文讨论了一种基于STM32F103RBT6的音乐播放器设计，定义了OLED液晶显示屏、SD卡和VS1053的接口设计，讨论了FATFS的移植、内存管理和VS1053的控制流程，并指出了软硬件设计中需要特别注意的一些细节问题，对相应器件的调试和其他类似系统设计有一定的参考意义。
参考文献：
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[作者简介]周言(1993-)，女，辽宁丹东人，北华航天工业学院学生，本科在读，主要研究方向：电气自动化;王耀(1990-)，男，安徽宿州人，北华航天工业学院学生，本科在读，主要研究方向：图形图像处理;王灼(1992-)，男，黑龙江绥化人，北华航天工业学院学生，本科在读，主要研究方向：图形图像处理。
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